JP2010199227A

JP2010199227A - 研削装置

Info

Publication number: JP2010199227A
Application number: JP2009041053A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Takada; 暢行高田
Original assignee: Disco Abrasive Syst Ltd; 株式会社ディスコ
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】研削加工後に行うワークの厚さ分布測定を、従来よりも短時間で手間がかからず、かつ処理能力が低下せず、しかもコスト上昇を招くことなく効率的に遂行する。
【解決手段】回転可能なポスト７１の先端にヘッド部７２を有する非接触式の第２厚さ測定ゲージ７０で、ウェーハ１の外周端の厚さを測定しながら仕上げ研削し、仕上げ研削完了後、引き続きヘッド部７２で厚さを測定しながら、ターンテーブル１７を回転させてウェーハ１を二次加工位置１Ｂからワーク着脱位置１Ｐに送り、ウェーハ１の外周端から中心点Ｏまでの厚さ分布を測定する。研削工程の流れの中で厚さ分布を測定し、処理能力を低下させることなく厚さ分布を取得する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の薄板状のワークを研削して薄化加工する際などに用いる研削装置に関する。

半導体デバイス製造工程においては、円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハ）の表面に格子状の分割予定ラインによって多数の矩形領域を区画し、これら矩形領域の表面にＩＣやＬＳＩ等の電子回路を形成した後、全ての分割予定ラインを切断する、すなわちダイシングして、１枚のウェーハから多数の半導体チップを得ている。このようにして得られた半導体チップは、樹脂封止によりパッケージングされて、携帯電話やＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の各種電気・電子機器に広く用いられている。

このような製造工程において、ウェーハは、多数の半導体チップにダイシングされるに先立ち、電子回路が形成された表面とは反対側の裏面が研削され、所定の厚さに薄化されている。ウェーハの薄化は、機器のさらなる小型化や軽量化の他、熱放散性を向上させることなどを目的としてなされており、例えば、当初厚さの７００μｍ前後から、５０〜１００μｍ程度の厚さまで薄化することが行われる。

ウェーハの裏面研削は、通常、チャックテーブルに保持したウェーハの裏面に研削砥石を回転させながら押し当てるといった構成の研削装置が用いられる。研削装置としては、複数のチャックテーブルが外周部に等間隔をおいて配設されたターンテーブルを回転させて、チャックテーブルに保持したウェーハを加工位置に位置付け、加工位置の上方に配設されている研削砥石を回転させながら下降させることにより、多数のウェーハを順次研削するといった構成のものが知られている（特許文献１等参照）。

この種の研削装置にあっては、通常、ウェーハの厚さを測定する厚さ測定手段を備えており、該厚さ測定手段でウェーハの厚さを測定しながら研削している。厚さ測定手段としては、プローブを基準面と被加工面に接触させる接触式の他に、ウェーハに僅かな損傷も与えない点で有用とされる非接触式のものがある（特許文献２参照）。

特開２００２−３１９５５９号公報特開２００６−０３８７４４号公報

ところで、ウェーハの研削加工を経た後、最終的に得られたチップに何らかの不具合が発生した場合、複数ある製造工程のうちの少なくとも１つの工程に問題があったと想定される。そこで、不具合の原因を調査するために、各工程で行った加工や処理の記録を残しておくことが望まれる場合がある。

研削工程においては研削後の厚さ分布の記録等が不具合の原因を調査するための記録とされ、従来、研削加工後に研削装置から取り出したウェーハを、厚さ分布を測定するための専用の厚さ測定装置に移し替えて測定を行っていた。しかしながらこのような方法では、工程の増加に伴う煩雑化や処理能力の低下、さらにはコストの上昇を招くといった問題が生じていた。

よって本発明は、研削加工後に行うワークの厚さ分布測定を、従来よりも短時間で手間がかからず、かつ処理能力が低下せず、しかもコストの上昇を招くことなく効率的に遂行することができる研削装置を提供することを目的とする。

本発明は、板状のワークの被保持面を保持する保持面を有する保持手段と、該保持手段に保持されたワークの露出する被加工面に研削工具を接触させて研削加工を施す研削手段と、を備えた研削装置であって、保持手段に保持されたワークにおける被加工面の露出している箇所の厚さを非接触で検出する検出部を有する非接触式の厚さ測定手段と、研削手段によるワークへの研削加工が終了して研削工具が被加工面から離反した後に、保持手段に保持された該ワークにおける該被加工面に対して、該被加工面の外周端と中心部とを結ぶようにして厚さ測定手段を走査させ、研削後の該ワークにおける半径方向の厚さ分布を取得する厚さ分布取得手段とを備えることを特徴としている。

本発明の研削装置によれば、研削中のワークの厚さを測定する非接触式の厚さ測定手段で研削加工後のワークの厚さ分布を測定するため、厚さ分布測定手段を別途用意する必要がなく、したがってコストの上昇を招くことがない。そして、厚さ分布取得手段により、ワークの厚さ分布測定を研削加工後に連続して行うことにより、ワークの厚さ分布測定に要する時間や手間が削減され、結果として処理能力の維持ならびに大幅な効率化が図られる。

上記非接触式の厚さ測定手段の検出部とワークとの間の空間が液体で満たされる構成は、測定の精度が向上することから好ましい形態である。

なお、本発明で言うワークは特に限定はされないが、例えばシリコンやＧａＡｓ等からなる半導体ウェーハや、セラミック、ガラス、サファイア（Ａｌ_２Ｏ_３）系の無機材料からなる基板、また、板状金属や樹脂の延性材料、さらにはミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの平坦度（ＴＴＶ：total thickness variation−ワーク被加工面を基準面とした厚さ方向の高さの、ワーク被加工面の全面における最大値と最小値の差）が要求される各種加工材料等が挙げられる。

本発明によれば、研削加工後に行うワークの厚さ分布測定を、従来よりも短時間で手間がかからず、かつ処理能力が低下せず、しかもコスト上昇を招くことなく効率的に遂行することができるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る研削装置で裏面研削されるウェーハを示す斜視図である。本発明の一実施形態に係る研削装置の全体を示す斜視図である。一実施形態の研削装置が備えるチャックテーブルと第１厚さ測定ゲージを示す側面図である。一実施形態の研削装置が備えるチャックテーブルと第２厚さ測定ゲージを示す側面図である。第２厚さ測定ゲージのヘッド部の詳細を示す断面図である。一実施形態の研削装置の研削ユニットと加工位置との位置関係を模式的に示す平面図である。本発明の他の実施形態に係る研削装置の全体を示す斜視図である。他の実施形態の研削装置の研削ユニットと加工位置との位置関係を模式的に示す平面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］半導体ウェーハ（ワーク）
一実施形態では、図１に示す円板状の半導体ウェーハ（以下、ウェーハ）１を研削対象物であるワークとしている。ウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、研削前の厚さは例えば７００μｍ程度である。このウェーハ１の表面には格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状のチップ３が区画されている。これらチップ３の表面には、ＩＣやＬＳＩ等の図示せぬ電子回路が形成されている。また、ウェーハ１の周面の所定箇所には、半導体の結晶方位を示すＶ字状の切欠き（ノッチ）４が形成されている。

ウェーハ１は、図２に示す研削装置１０Ａによって裏面が研削されて、例えば５０〜１００μｍ程度の厚さに薄化される。研削装置１０Ａに供されるウェーハ１の表面全面には、上記電子回路の保護のために保護テープ５が貼着される。保護テープ５は、例えば、厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の樹脂製基材シートの片面に５〜２０μｍ程度の粘着剤を塗布した構成のものが用いられ、粘着剤をウェーハ１の表面に合わせて貼着される。

なお、ウェーハ１の表面には、保護テープ５に代えて、剛性を有するサブストレートが貼着される場合もある。該サブストレートは、研削によりきわめて薄く加工されて剛性が低下したウェーハ１を、撓むことなく平らな状態として確実に搬送可能とするもので、例えば半導体ウェーハの材料であるシリコン、あるいはガラス等によって円板状に形成されたものが用いられる。

［２］研削装置の全体構成および動作
図２に示す研削装置１０Ａは、上記ウェーハ１を負圧吸着式のチャックテーブル（保持手段）３０に吸着して保持し、２台の研削ユニット（粗研削用と仕上げ研削用）４０Ａ，４０Ｂによりウェーハ１に対し粗研削と仕上げ研削を順次行ってウェーハ１を薄化加工するものである。以下、該研削装置１０Ａの構成ならびに動作を説明する。

図２の符号１１はウェーハ１に研削加工を施す加工ステージであり、この加工ステージ１１のＹ方向手前側には、加工ステージ１１に研削前のウェーハ１を供給し、かつ、研削後のウェーハ１を回収する供給／回収ステージ１２が併設されている。

供給／回収ステージ１２のＹ方向手前側の端部には、Ｘ方向に並ぶ２つのエレベータ１３Ａ，１３Ｂが設置されている。これらエレベータ１３Ａ，１３Ｂのうち、Ｘ方向手前側のエレベータ１３Ａには、裏面研削前の複数のウェーハ１を収納する供給カセット１４Ａがセットされる。また、Ｘ方向奥側のエレベータ１３Ｂには、裏面研削後のウェーハ１を収納する回収カセット１４Ｂがセットされる。これらカセット１４Ａ，１４Ｂは同一構成であって、ウェーハ１を１枚ずつ積層状態で収納するトレーを備えている。

供給カセット１４Ａに収納されたウェーハ１は、エレベータ１３Ａの昇降によって所定の取り出し高さ位置に位置付けられる。そしてそのウェーハ１は、搬送ロボット１５によって供給カセット１４Ａから取り出され、ウェーハ１の裏面を上に向けた状態で供給／回収ステージ１２に設けられた仮置きテーブル１６上に一時的に載置される。仮置きテーブル１６に載置されたウェーハ１は、一定の搬送開始位置に位置決めされる。

加工ステージ１１上には、Ｒ方向に回転駆動されるターンテーブル１７が設けられている。そしてこのターンテーブル１７上の外周部には、複数（この場合、３つ）の円板状のチャックテーブル３０が、周方向に等間隔をおいて配設されている。これらチャックテーブル３０は、図示せぬ回転駆動機構により所定回転速度で自転する。

仮置きテーブル１６上で位置決めがなされたウェーハ１は、旋回アーム２１の先端にウェーハ１を負圧作用で吸着する吸着パッド２２が装着された供給手段２０によって仮置きテーブル１６から取り上げられ、ワーク着脱位置に位置付けられて負圧発生運転がなされている１つのチャックテーブル３０の上方まで搬送される。そしてウェーハ１は、そのチャックテーブル３０上に被加工面である裏面を上に向けた状態で同心状に載置され、保持される。ワーク着脱位置はチャックテーブル３０が最も供給／回収ステージ１２に近接した位置であり、ターンテーブル１７の回転によってチャックテーブル３０はワーク着脱位置に位置付けられる。

図３に示すように、チャックテーブル３０は、ステンレス等からなる円板状の枠体３１と、内部に無数の気孔を有する多孔質材からなる円板状の吸着部３２とを備えている。枠体３１の上面の大部分には、外周縁部３１ａを残して円形の凹所３１ｂが同心状に形成されており、この凹所３１ｂに吸着部３２が嵌合されている。吸着部３２の上面は水平で枠体３１の外周縁部３１ａの上面と面一となっており、この吸着部３２の上面が、ウェーハ１を吸着して保持する保持面３２ａとして構成されている。チャックテーブル３０には、吸着部３２内の空気を吸引して負圧状態とする図示せぬ負圧発生手段が接続されており、該負圧発生手段が運転されると、吸着部３２の上側の空気が吸引され、これによりウェーハ１の被保持面である表面側（この場合、保護テープ５の表面）が保持面３２ａに吸着して保持されるようになっている。

ワーク着脱位置はチャックテーブル３０が最も供給／回収ステージ１２に近接した位置であり、ターンテーブル１７の回転によってチャックテーブル３０はワーク着脱位置に位置付けられる。供給手段２０は、供給／回収ステージ１２の、ワーク着脱位置に近接した位置に設けられている。

ワーク着脱位置でチャックテーブル３０に保持されたウェーハ１は、ターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、粗研削用研削ユニット４０Ａの下方の一次加工位置に送り込まれ、この位置で該研削ユニット４０Ａによりウェーハ１の裏面が粗研削される。次いでウェーハ１は、再度ターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、仕上げ研削用研削ユニット４０Ｂの下方の二次加工位置に送られ、この位置で該研削ユニット４０Ｂによりウェーハ１の裏面が仕上げ研削される。

加工ステージ１１のＹ方向奥側の端部には、Ｘ方向に並ぶ２つのコラム５０Ａ，５０Ｂが立設されており、これらコラム５０Ａ，５０Ｂの前面に、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂが、それぞれＺ方向（鉛直方向）に昇降自在に設置されている。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、各コラム５０Ａ，５０Ｂの前面に設けられたＺ方向に延びるガイド５１にスライダ５２を介して摺動自在に装着されており、サーボモータ５３によって駆動されるボールねじ式の送り機構５４により、スライダ５２を介してＺ方向に昇降するようになっている。

各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは同一構成であり、装着される砥石が粗研削用と仕上げ研削用と異なることで、区別される。研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング４１を有しており、このスピンドルハウジング４１内には、スピンドルモータ４２によって回転駆動される図示せぬスピンドルシャフトが支持されている。そしてこのスピンドルシャフトの下端に、フランジ４３を介して、ウェーハ１を研削する複数の砥石４４が環状に配列された砥石ホイール４５が取り付けられている。

砥石４４はウェーハ１に応じたものが選択され、例えば、ガラス質のボンド材中にダイヤモンド砥粒を混合して成形し、焼結したものなどが用いられる。各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂには、被加工面の冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削液を供給する研削液供給機構（図示略）が設けられている。

砥石ホイール４５は上記スピンドルシャフトと一体に回転し、該砥石ホイール４５の、回転する砥石４４の最外径である研削外径は、ウェーハ１の直径と同等か、もしくは小さく設定されている。図６で、１Ｐ，１Ａ，１Ｂは、ウェーハ１のワーク着脱位置、一次加工位置、二次加工位置をそれぞれ示しており、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂは、一次加工位置１Ａ、二次加工位置１Ｂの外周側にそれぞれ配設されている。また、ターンテーブル１７が所定角度回転して定められる一次加工位置１Ａおよび二次加工位置１Ｂは、チャックテーブル３０が回転することによって自転するウェーハ１の回転中心Ｏを研削ホイール４５の外縁部が通過して、ウェーハ１の裏面全面が研削され得る位置に設定される。

ウェーハ１の裏面は、粗研削および仕上げ研削の各加工位置において、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂにより研削される。裏面研削は、チャックテーブル３０を回転させてウェーハ１を自転させ、送り機構５４によって研削ユニット４０Ａ（４０Ｂ）を下降させる研削送りをしながら、回転する砥石ホイール４５の砥石４４をウェーハ１の露出している裏面に押し付けることによりなされる。

ウェーハ１は、粗研削から仕上げ研削を経て目標厚さまで薄化される。なお、粗研削では、仕上げ研削後の厚さの例えば３０〜４０μｍ手前まで研削され、残りが仕上げ研削で研削される。ウェーハ１の厚さは、一次加工位置１Ａおよび二次加工位置１Ｂの近傍にそれぞれ設けられた第１厚さ測定ゲージ６０、および第２厚さ測定ゲージ７０によって測定される。ウェーハ１の裏面研削は、それら厚さ測定ゲージ６０，７０によってウェーハ１の厚さを測定しながら行われ、各厚さ測定ゲージ６０，７０の測定値に基づいて、上記送り機構５４による研削送り量が制御手段１９により制御される。

この場合、第１厚さ測定ゲージ６０は接触式であり、第２厚さ測定ゲージ７０は非接触式である。接触式の第１厚さ測定ゲージ６０は、図３に示すように、加工ステージ１１に立設される真っ直ぐなポスト６１と、このポスト６１の上端からチャックテーブル３０の上方に向かって延びる２つのプローブ６２，６３とを備えるものである。２つのプローブ６２，６３は、それぞれ基準プローブ６２、変動プローブ６３であって、ポスト６１に対して上下に揺動可能に装着されている。

基準プローブ６２は、先端がウェーハ１で覆われないチャックテーブル３０の枠体３１の外周縁部３１ａの上面に接触させられる。一方、変動プローブ６３は、先端がチャックテーブル３０に保持されるウェーハ１の上面すなわち被加工面に接触させられる。第１厚さ測定ゲージ６０では、基準プローブ６２によりチャックテーブル３０の高さ位置が検出され、変動プローブ６３によりウェーハ１の上面の高さ位置が検出される。そして、両者の検出データの差に基づいてウェーハ１の厚さが算出される。

なお、この場合はウェーハ１の表面に保護テープ５が貼着されているので、保護テープ５の厚さも考慮してウェーハ１の厚さが算出される。すなわち、「（変動プローブ６３の検出データ−基準プローブ６２の検出データ）−保護テープ５の厚さ」が、ウェーハ１の厚さとされる。この厚さ測定値が制御手段１９に送られ、制御手段１９は送られた厚さ測定値に基づいて送り機構５４による研削送り量を制御する。

一方、非接触式の第２厚さ測定ゲージ７０は、図４に示すように、加工ステージ１１に立設され先端がチャックテーブル３０の上方に延びる逆Ｌ字状のポスト７１と、このポスト７１の先端に設けられた円筒状のヘッド部７２とを備えている。図５に示すように、ヘッド部７２の内部には、図示せぬ超音波発振部から発振されるパルス超音波等の超音波Ｓを所定角度で下方のウェーハ１に向けて送る送波部７３と、送波部７３から送波されてウェーハ１に反射した超音波Ｓの反射波を受ける受波部７４とが配設されている。

ヘッド部７２の内部には、図示せぬ給水管から純水等の水Ｗが供給されるようになっており、ヘッド部７２内における送波部７３および送波部７３の下端部とウェーハ１の表面間の空間が常に水Ｗで満たされるようになっている。このように水Ｗが供給されることにより、超音波Ｓは空気中よりも減衰が少なくなって伝播性が良好になり、測定精度が向上する。なお、供給される水Ｗは、ヘッド部７２の下端面とウェーハ１の上面との間に形成される僅かな隙間から排水されていく。

この構成からなる第２厚さ測定ゲージ７０によれば、送波部７３から水Ｗ中を通してウェーハ１に向けて送波された超音波Ｓは、ウェーハ１の上面（被加工面）と下面とで反射し、それぞれが第１反射波Ｓ１、第２反射波Ｓ２として、受波部７４で受波される。第２反射波Ｓ２は、ウェーハ１の厚さ分だけ第１反射波Ｓ１よりも遅れて受波部７４に到達するので、この時間差に基づいてウェーハ１の厚さが測定される。

厚さ測定値は制御手段１９に送られ、制御手段１９は送られた厚さ測定値に基づいて、研削ユニット４０Ｂの送り機構５４による研削送り量を制御する。なお、制御手段１９には、研削前に予めウェーハ１の研削後の目的厚さが入力され、制御手段１９はこの目的厚さまでウェーハ１が研削されるように、各研削ユニット４０Ａ，４０Ｂの研削送り量を制御する。

なお、本実施形態の第２厚さ測定ゲージ７０は超音波を利用した非接触式であるが、非接触式の形態は任意に選択可能であり、例えばレーザ光を用いた形態の測定器を用いることもできる。

上記の各厚さ測定ゲージ６０，７０で厚さが測定されながら、粗研削および仕上げ研削を経てウェーハ１が目標仕上げまで薄化されたら、次のようにしてウェーハ１の回収に移る。まず、仕上げ研削ユニット４０Ｂが上昇してウェーハ１から退避し、次いでターンテーブル１７がＲ方向へ所定角度回転することにより、ウェーハ１は上記ワーク着脱位置１Ｐに戻される。次いでチャックテーブル３０の負圧発生運転が停止し、この後、ウェーハ１は供給／回収ステージ１２に設けられた回収手段８０によってスピンナ式洗浄装置９０に搬送される。回収手段８０は、上記供給手段２０と同様の構成のもので、旋回アーム８１の先端にウェーハ１を負圧作用で吸着する吸着パッド８２が装着されたものである。

研削されたウェーハ１は、回収手段８０により、スピンナ式洗浄装置９０が備える負圧吸着式のスピンナテーブル９１に移され、該スピンナテーブル９１に吸着、保持される。スピンナ式洗浄装置９０では、スピンナテーブル９１とともに回転するウェーハ１に洗浄水が供給されてウェーハ１が洗浄され、この後、スピンナテーブル９１を回転させたまま洗浄水の供給を停止してウェーハ１を乾燥させるといった処理がなされる。洗浄および乾燥処理されたウェーハ１は、上記搬送ロボット１５によってスピンナテーブル９１から取り上げられ、回収カセット１４Ｂに収納される。

以上の工程が、供給カセット１４Ａ内のウェーハ１に対して連続的に繰り返し行われ、ウェーハ１の被加工面が研削されて目標仕上げ厚さに薄化された複数のウェーハ１が回収カセット１４Ｂ内に収納される。この後、薄化されたウェーハ１は回収カセット１４Ｂごと次の工程に運搬される。

［３］厚さ分布の取得
以上が一実施形態の研削装置１０Ａの基本的な構成ならびに動作であるが、該装置１０Ａでは、第２厚さ測定ゲージ７０によって、研削ユニット４０Ｂで仕上げ研削した直後のウェーハ１の、少なくとも半径方向の厚さ分布を測定する機能を有している。研削は自転するウェーハ１に研削ホイール４５の砥石４４を押し付けて行われるため、ウェーハ１の厚さ分布は半径方向に顕著に現れて支配的になると考えられる。したがって、少なくとも半径方向の厚さ分布を測定することがウェーハの厚み分布を取得する上で有効と考えられる。以下、そのための構成および動作を説明する。

第２厚さ測定ゲージ７０のポスト７１はＺ軸回りに回転自在に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって回転させられる。図６の符号１００で示す円は、ターンテーブル１７が回転した際の、チャックテーブル３０上に保持されるウェーハ１の中心Ｏの移動軌跡である。同図に示すように、第２厚さ測定ゲージ７０のヘッド部７２は、ポスト７１が回転して旋回することにより、移動軌跡１００上における二次加工位置１Ｂに位置付けられるウェーハ１の外周端の直上に相当する厚さ測定点７２ａに位置付けられる。仕上げ研削中は、該厚さ測定点７２ａに位置付けられたヘッド部７２から自転中のウェーハ１の外周端に超音波が送波されて厚さが測定される。

二次加工位置１Ｂで仕上げ研削が終了すると、ターンテーブル１７がＲ方向に回転してウェーハ１はワーク着脱位置１Ｐまで移動させられる。ここでウェーハ１においては、移動軌跡１００上における外周端すなわち厚さ測定点７２ａから中心Ｏにわたるほぼ半径方向に沿った円弧部分（矢印１０１で示す部分）が、引き続きヘッド部７２が走査することにより連続して厚さが測定され、ウェーハ１の厚さ分布としてのデータが取得される。すなわち第２厚さが測定ゲージ７０とターンテーブル１７とにより、本発明の厚さ分布取得手段が構成されている。

厚さ分布の測定値は、制御手段１９を介して所定の記録部に記録され、ウェーハ１を分割して得たチップ３に不具合が発生した際、原因究明のためのデータとされる。

このように本装置１０Ａでは、仕上げ研削後のウェーハ１の厚さ分布を、研削中のウェーハ１の厚さを測定する第２厚さ測定ゲージ７０により、仕上げ研削後に連続して測定することができる。このため、厚さ分布測定のための専用の装置が不要となり、したがってウェーハ１を専用の装置に移し替えて厚さ分布を測定するといった手間が省かれ、効率的に厚さ分布を測定することができる。そして厚さ分布測定のための専用の装置が不要となるということは、コスト上昇の抑制に寄与することになる。

また、本装置１０Ａでの厚さ分布の測定は、仕上げ研削終了に引き続いてターンテーブル１７を回転させ、ウェーハ１をワーク着脱位置１Ｐに移動させる課程で自動的に行われる。すなわち、ワーク着脱位置１Ｐへの移動中に厚さ分布を測定するため、厚さ分布測定のための時間が新たに増えたり、ウェーハ１の移動が停滞したりすることがなく、従来の運転パターンに変化は起こらない。このように、加工時間と搬送時間が繰り返される装置内において、従来は加工時間中にしか用いられていなかった第２厚さ測定ゲージ７０を搬送時間中にも用いることにより、装置の処理能力が維持されながら厚さ分布を測定することができ、結果として大幅な効率化が図られる。

なお、上記実施形態では、ウェーハ１の外周端から中心Ｏまでの円弧部分１０１の厚さ分布を測定しているが、厚さ分布を測定する領域としては、図６に示す円弧部分１０２、すなわちウェーハ１の中心Ｏからターンテーブル１７の回転方向Ｒの後方側の外周端にわたる部分を測定領域とすることもできる。この円弧部分１０２の厚さ分布は、仕上げ研削が完了してから、第２厚さ測定ゲージ７０のヘッド部７２を測定点７２ａから動かさずそのままの位置で保持しておき、ターンテーブル１７がＲ方向に回転する過程で、ウェーハ１の中心Ｏから外周端までの円弧部分１０２をヘッド部７２が走査した際の厚さ測定値から取得される。また、研削中のウェーハ１の厚さ測定は、ウェーハ１の外周端の厚さを測定しているが、厚さ測定点は外周端に限られず、測定可能な箇所であれば任意である。

［４］他の実施形態
図２に示した研削装置１０Ａは、粗研削用と仕上げ研削用の回転軸を備える２軸式であるが、図７は、さらに研磨用の回転軸が追加された３軸式の研削装置に本発明を適用した形態を示している。なお、図７では、図２と同一の構成要素には同一の符号を付してあり、これらの説明は省略する。

この実施形態の研削装置１０Ｂでは、研削ユニット４０Ｂで仕上げ研削されたウェーハ１の裏面が、図８に示すように、ワーク着脱位置１Ｐに送られる手前の三次加工位置１Ｃで研磨ユニット４０Ｃにより研磨される。研磨ユニット４０Ｃは、加工ステージ１１に立設されたコラム５０Ｃのターンテーブル１７側に面する前面に、上記研削ユニット４０Ａ，４０Ｂと同じ仕組みで昇降可能に設けられている。

図７に示すように、研磨ユニット４０Ｃは、スピンドルハウジング４１内に回転自在に支持されたスピンドルシャフトがスピンドルモータ４２によって回転駆動され、全体が下降して研磨送りされることにより、スピンドルシャフトの下端に装着された研磨ホイール４８の研磨工具がウェーハ１の被加工面に接触し、該被加工面を研磨する構成となっている。この場合、ターンテーブル１７にはチャックテーブル３０が４つ配設されており、ウェーハ１は、図８に示すようにワーク着脱位置１Ｐから、一次加工位置１Ａ、二次加工位置１Ｂを経て三次加工位置１Ｃで研磨され、ワーク着脱位置１Ｐに戻される。

図８に示すように、研磨ユニット４０Ｃの研磨ホイール４８はウェーハ１よりもやや大径で、三次加工位置１Ｃに位置付けられたウェーハ１と同心状に配設されている。したがってウェーハ１の被加工面は全面が研磨ホイール４８で覆われる。

また、図８に示すように、ターンテーブル１７の中心に開口１７ａが形成されており、この開口１７ａで露出している部分の加工ステージ１１上に、上記第２厚さ測定ゲージ７０が回転自在に配設されている。

この研削装置１０Ｂにおいては、二次加工位置でウェーハ１が仕上げ研削される際は、ヘッド部７２が測定点７２ａに位置付けられてウェーハ１の厚さが測定される。そして、仕上げ研削が完了し、かつ、他の加工位置１Ａ，１Ｃでの加工が終わってターンテーブル１７がＲ方向に回転して加工位置を移る時には、研削ユニット４０Ａ，４０Ｂおよび研磨ユニット４０Ｃは上方に退避してウェーハ１から離反する。

ここで、研削ユニット４０Ｂによる仕上げ研削加工が終了してターンテーブル１７が回転を開始するまでの間に、第２厚さ測定ゲージ７０を回転させ、ヘッド部７２を三次加工位置１Ｃに位置付けられているウェーハ１の、ターンテーブル１７の回転方向側の外周端の上方の測定点７２ｂに位置付ける。続いて、ターンテーブル１７がＲ方向に回転し、その過程で、測定点７２ｂからヘッド部７２がウェーハ１の円弧部分１０１を走査し、研磨後の該円弧部分１０１の厚さ分布が測定される。この後、加工が再び開始される前にヘッド部７２は二次加工位置１Ｂの測定点７２ａに戻り、仕上げ研削されるウェーハ１の厚さを測定する。

また、この実施形態にあっても、ターンテーブル１７の回転中に、ウェーハ１の中心Ｏを始点としてターンテーブル１７の回転方向Ｒの後方側の外周端にわたる円弧部分１０２をヘッド部７２が走査して、該円弧部分１０２の厚さ分布を測定することもできる。

なお、この実施形態の研磨ホイール４８はウェーハ１の被加工面の全面を覆うものであるが、該研磨ホイール４８をウェーハ１に対して偏心させた状態で研磨するか、もしくはウェーハ１よりも小径の研磨ホイールを用いることにより被加工面を露出させ、その露出面において、上記第２厚さ測定ゲージ７０と同様の非接触式の厚さ測定手段で厚さを測定しながら研磨する方式がある。その場合の厚さ分布測定は、研磨中の厚さを測定する該厚さ測定手段の検出部（上記ヘッド部７２に相当）を、研磨終了後に、図８に示した測定点７２ｂに位置付け、少なくとも半径分の領域（円弧部分１０１、もしくは１０２）の厚さを測定することにより、厚さ分布を取得することができる。

１…ウェーハ（ワーク）
１０Ａ，１０Ｂ…研削装置
１７…ターンテーブル（厚さ分布取得手段）
３０…チャックテーブル（保持手段）
３２ａ…チャックテーブルの保持面
４０Ａ，４０Ｂ…研削ユニット（研削手段）
４０Ｃ…研磨手段
４５…研削ホイール（研削工具）
７０…第２厚さ測定ゲージ（厚さ測定手段、厚さ分布取得手段）
７２…ヘッド部（検出部）
Ｗ…液体

Claims

板状のワークの被保持面を保持する保持面を有する保持手段と、
該保持手段に保持された前記ワークの露出する被加工面に研削工具を接触させて研削加工を施す研削手段と、を備えた研削装置であって、
前記保持手段に保持された前記ワークにおける前記被加工面の露出している箇所の厚さを非接触で検出する検出部を有する非接触式の厚さ測定手段と、
前記研削手段による前記ワークへの研削加工が終了して前記研削工具が前記被加工面から離反した後に、前記保持手段に保持された該ワークにおける該被加工面に対して、該被加工面の外周端と中心部とを結ぶようにして前記厚さ測定手段を走査させ、研削後の該ワークにおける半径方向の厚さ分布を取得する厚さ分布取得手段と、を備えることを特徴とする研削装置。
前記非接触式の厚さ測定手段の前記検出部と前記ワークとの間の空間が液体で満たされることを特徴とする請求項１に記載の研削装置。